2016 Fiscal Year Annual Research Report
Tomographic analysis of valence electronic states in organic devices under operating condition
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26390044
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青木 優 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (50302823)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 有機デバイス / 価電子状態 / 電子分光 / 電子放射顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，有機－金属，有機－半導体といった有機デバイスにおいて動作環境下(電圧印加，光照射)でどのような電子準位接続が生じるかに着目する．最先端の電子分光や電子放射顕微鏡を駆使して，真空準位，価電子バンドなど，固体マテリアルの電子物性を左右する準位を断層的に分析し，界面も含めたデバイスの系全体における電子準位接続の 3次元マッピングを行う．特にフェルミ準位近傍に出現する電子状態(そのエネルギー位置や空間分布を含めた状態密度)の理解を深めることで，新規デバイス作製にとって最も重要な要素となる電荷注入障壁や電荷輸送特性を自在に制御するための指針を与える．
金，銅の異なる基板上にペンタセン，ピセンの単分子膜～多分子膜を作製し，その電子状態を電子分光法で明らかにした．金基板上単分子膜では，有機―金属間の相互作用は弱く，物理吸着(弱い化学吸着)で存在していることが分かった．一方，より有機―金属相互作用が強い銅基板上では，最高非占軌道(HOMO)と最低空軌道(LUMO)のギャップ間に新しい電子状態(化学吸着誘起準位；CIGS)が形成されることが分かった．これらの実験事実は第一原子計算の結果からも支持され，CIGSの起源についても明らかになった．電荷注入障壁に大きな影響を及ぼす真空準位シフト(仕事関数変化)についても実験解析を行った結果，二種の金属・有機分子の組み合わせにおいて，単分子層形成時にシフト量は飽和することが明らかになった．すなわち，電荷注入障壁は有機―金属界面で形成されることが示唆された．
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